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碳纤维加固从选择材料到实际应用的全过程

2019-10-28来源:加固技术公众号

碳纤维加固最早起源于日本、美国等发达国家,在二十世纪八十年代传入我国,由于其施工便捷、造价较低、加固效果良好得到了广泛的认可和有效地传播。碳纤维加固又经常会在施工过程中出现问题,那么在施工前期如何选择碳纤维材料、如何正确使用材料、才能保证碳纤维加固的效果呢?今天卡本来给大家介绍下碳纤维加固从选择到实际应用的全部过程:

纤维复合材料种类

纤维复合材提高结构承载力与耐久性,已成为结构加固的常用方法之一,我们厂家主要的纤维复合材包括碳纤维布(单向、双向)、碳纤维板、芳纶纤维布等。




 


纤维复合材在加固时仅可承受拉应力作用,因此可用于混凝土结构的受弯、受压、轴心受压、大偏心受压与受拉构件的加固中。各种结构加固后承载力的提升幅度,都与碳纤维复合材的用量有直接关联。


02

选择碳纤维加固材料,你需要了解这些


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碳纤维加固的计算



针对于不同的加固需求,存在不同的加固计算方式。例如受弯构件正截面加固计算通过平衡公式,利用加固设计弯矩来推出所需碳纤维复合材的截面面积,类似于计算钢筋混凝土结构中的钢筋截面面积。受压构件、受拉构件都存在相应的计算公式,可根据具体情况进行采用。



需注意:在设计计算中碳纤维复合材的强度设计值是在碳纤维复合材强度标准值(例如I级碳纤维布为3400MPa)之上除以各项系数得出,而不是直接将标准值应用于加固设计计算中。

02

碳纤维材料力学性能——以碳纤维布为例

传统的加固方法,无论是减小使用空间、影响结构外观,还是自重较大、增加结构负担,都会为结构加固带来一定的局限性,而碳纤维布加固,能有效避免常规加固方法存在的弊端,正逐渐成为结构加固中最热门的方法。


碳纤维布加固法能够受到广泛地认同,与其优异的性能离不开关联。从力学性能上看,碳纤维布的抗拉强度能够达到普通钢筋的8-10倍,而重量却远低于钢筋,加固时对混凝土结构自重的增加基本可以忽略。同时碳纤维布的抗腐蚀性、耐久性要远优于混凝土结构,能够有效提高结构耐腐蚀性与耐久性,避免出现传统方法修复后,混凝土腐蚀、耐久性降低再次出现的情况。



在施工方面,碳纤维布加固同样存在较大的优势。碳纤维布质软,能适用于不同的结构类型与形状,加固后可以最大限度的保证构件的原有外观不变。碳纤维布施工无需湿作业与大型施工机械,可在不影响工厂正常生产的情况下施工,避免长期停工引起经济损失。与传统工艺相比碳纤维布加固法操作简单,施工效率高工期短,且质量容易保证,已成为较成熟的施工工艺。





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碳纤维加固在结构加固中的应用

以碳纤维布为例,碳纤维布加固法能够针对不同构件,起到不同的加固作用。


1)用于受弯构件、楼板开洞口后加补偿筋加固

首先碳纤维布较高的抗拉强度可由于受弯构件的加固中,例如梁、板,通过将碳纤维布粘贴至底部受拉区,可有效代替或补充钢筋的受拉性能,提高受弯构件的承载力。另外在楼板开洞中,若洞口对板受力影响小时,还可在洞口周边粘贴碳纤维布作为后加补偿筋进行加固。




2)起到箍筋作用,对混凝土构件进行抗剪加固


抗剪加固可以通过粘贴碳纤维布U型箍对梁加固,也可通过粘贴与轴线方向垂直的碳纤维布环形箍对柱加固。在抗剪加固中需要注意不同构件的构造措施须满足要求,同时梁与方型柱的棱角必须打磨成圆弧状,防止出现应力集中影响碳纤维布受力性能。



3)对轴心受压与大偏心受压构件起到加固效果


碳纤维布还可通过环向围束或沿轴线粘贴至受拉边缘的方式分别对轴心受压与大偏心受压构件起到加固效果,当钢筋混凝土延性不足需要抗震加固时,也可采用碳纤维布环向围束的方式加固。而对小偏心受压构件以及墙体来说,碳纤维布仅能承受拉应力而无法承受压力,因此对二者的抗压加固是起不到作用的。




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碳纤维加固如何保证加固效果

1)材料选择


加固材料的选择也是碳纤维加固中重中之重的一个环节,如果加固材料都不合格,那加固效果肯定达不到效果。所有加固材料在进场前,查看加固材料安全性鉴定报告,并且在材料进场时,要进行见证取样进行复检,保证加固材料力学性能、粘接性能以及耐久性等要求。结构胶属于化学品,提供了无毒检测报告,这样保证加固完毕以后,使用起来足够安全。卡本加固材料拥有全项安全性鉴定报告以及无毒环保检测报告,并且所有材料可以随意抽检保证满足国标要求,为您的结构安全保驾护航。




2)施工过程把控


首先碳纤维必须粘贴在结构面上,如果被加固构件表面有装饰的白灰、抹灰层以及混凝土垫层都要进行处理。白灰、抹灰层以及混凝土垫层都要剔除掉,然后用角磨机打磨混凝土表面,将疏松混凝土清理掉,露出新鲜的混凝土基面。如果基面在打磨完毕后,有坑洼不平,需要采用结构修补胶或者环氧砂浆进行修补。


基面处理是碳纤维加固中非常重要的一步工序,如果这个步骤出现问题,碳布与被加固构件会出现“两层皮”现象,导致加固失效。



3)施工质量检验


施工完毕后及时进行检查,发现小的空鼓以及翘边及时补胶进行处理,发现空鼓面积大于10000mm²,应割除进行修补,最终保证碳纤维有效粘接面积≥95%。在施工完毕后还要进行现场拉拔试验,以确定实际粘接效果。拉拔试验开始时间建议在试件做好7天后进行试验,太早结构胶有可能没有完全固化,导致试验不合格,太晚不符合规定要求。



卡本碳纤维加固案例

江西南昌万寿宫商业广场加固项目分为三期,共涉及到卡本碳纤维布14万平以上,是国内目前最大的碳纤维加固项目,在行业内有巨大的影响力。


江西南昌万寿宫商业广场

——国内目前最大的碳纤维加固项目


改造项目共三期,第一期使用了卡本和其他厂家的碳纤维布以及配套胶,第二期、第三期所有碳布及其配套胶全部采用卡本品牌。一、二、三期分别于2018年5月、7月、10月完工,分别使用5万、3万、6万共计14万平米卡本碳纤维布和配套卡本浸渍胶一百吨左右。


广东佛山一环

——国内目前为止单个项目涉及碳板最多的项目



佛山一环改造施工涉及5条高速,是国内目前为止单个项目涉及碳板最多的项目。其中佛江北高速碳板用量高达6000平。该项目对产品质量,供货及时性有很高的要求。卡本的碳纤维板强度超过2800MPa,国内最高水平,8项专利技术保障产品质量。卡本公司拥有充足的产能、稳定的品质,完全满足大项目的供应要求。


上海证券交易所通讯机房

——产品质量、安全严格要求



卡本安全性鉴定报告的出具,开创了国内加固材料的新纪元。


2015年9月,上海证券交易所通讯机房改造设计一万多平碳布及配套浸渍胶,该项目要求加固材料通过安全性鉴定。总包在市场中寻找配套材料,发现国内品牌只有卡本在当时完全通过安全性鉴定报告。业主单位、监理单位、施工单位抱着负责任的态度,到卡本工厂进行全方位的考察、最终确定采用卡本材料。



碳纤维加固是我们在工程中最常用到的加固方法,碳纤维加固材料的选择,与结构强度提升幅度有直接的关联。在工程中,需结合现场情况有针对性的选择优质碳纤维加固材料,保证结构加固的效果,避免留下安全隐患甚至造成结构破坏。  


总之加固材料在不断发展,结构加固补强级数也在不断进步,卡本作为加固材料领导品牌,始终不断研发和改进加固材料,坚持秉承”创新技术、铸就精品“的使命,坚持为客户提供全面解决方案及技术指导。